机器人RV减速器摆线针轮传动轮齿接触分析

以机器人RV减速器中第二级摆线针轮传动为研究对象,通过分析摆线针轮传动的运动关系,构建了摆线针轮传动的轮齿接触分析模型,基于齿轮啮合原理和轮齿连续接触条件,建立轮齿接触分析方程组,阐述了轮齿接触分析计算过程中初始参考点求解的难点问题,求解出传统修形方式下摆线针轮传动的瞬时啮合状态、啮合区域,并得到了传动误差曲线和回程误差曲线,为承载下摆线针轮传动的轮齿啮合特性分析提供了理论基础。     

摆线传动接触载荷与效率的关联模式及试验验证

为揭示摆线针轮传动的接触载荷与效率的关联模式,基于牛顿法和弹性接触理论提出了一种可实现摆线针轮多齿啮合点精确定位、接触载荷分布确定和传动效率计算的理论分析方法.该方法建立了摆线轮刚体动力学方程,并将传动效率表达为摆线轮所受合外力的函数;通过摆线轮齿廓离散点与针齿圆、输出销/孔的相对几何关系与接触条件来确定摆线轮接触载荷...     

二齿差摆线针轮行星传动中摆线轮等效代换齿廓的研究

二齿差摆线针轮行星传动具有较强的齿面抗胶合能力，但由于二齿差摆线轮齿廓曲线的不连续性，给传动带来了不良的影响，并造成工艺上的复杂性，对此，本文提出了采用完整的短幅外摆线的等距曲线作为摆线轮齿廓，来等效地代换二齿差摆线针轮行星传动中的摆线轮齿廓的理论，并给出了求解等效代换齿廓参数的数学模型，计算方法和求解实例，采用等效代换齿廓既可消除尖点，又能保证传动性能相同。     

一种针齿摆线齿轮传动机构及减速器

本发明提供的针齿摆线齿轮传动机构及减速器，其传动机构是由内轮、针齿、内摆线轮组成，内轮相对于内摆线轮偏心设置，与针齿啮合，针齿与内摆线轮啮合，其特征在于：所述的针齿为偏心针齿，转动轴位置固定，转动轴线分布在以内摆线轮的旋转轴线为轴线的圆柱面上。本针齿摆线齿轮机构的优点在于：每个偏心针齿自定轴转动，提高了各针齿在运动过程中的位置精度，提高了传动的平稳性和效率；有利于增加针齿与摆线轮齿同时啮合的齿数，提高传动的承载能力，从而使得本发明的传动功率超过摆线针轮行星减速器，实现了大功率传动。     

摆线针轮啮合传动的等效接触扭转刚度计算

基于Hertz接触理论,建立了摆线针轮啮合传动单齿对法向接触刚度模型及等效接触扭转刚度模型。在此基础上,利用有限元方法计算了摆线针轮啮合传动中同时参与接触的针齿数,建立了摆线针轮啮合传动的等效接触扭转刚度模型,应用Matlab软件编制了等效接触扭转刚度计算程序。通过算例得出了3种修形组合下的等效接触扭转刚度变化曲线,讨论了3种修形组合下各曲线的变化特征以及等效接触扭转刚度曲线与摆线轮齿廓之间的关系。     

RV减速器的虚拟样机仿真与传动精度的研究

通过摆线轮齿廓方程在UG环境下建立摆线轮的参数化模型,进而建立RV减速器的三维模型,将模型导入ADAMS软件中,得到RV减速器虚拟样机模型。通过仿真得到输出轴、曲柄轴和摆线轮的转速,考察了摆线轮与针齿的啮合频率,仿真结果为9.73 Hz,与理论结果一致,验证了所建虚拟样机模型的合理性与正确性。建立了考虑误差的8组虚拟样机模型,仿真结果表明,摆线轮修形、针齿销半径误差、针齿中心圆半径误差均对传动精度有较大影响。研究结论为RV减速器的设计提供了一定的理论依据。     

RV减速器有限元动态仿真与接触疲劳强度设计

为计算RV减速器摆线轮齿面接触疲劳强度,分析RV减速器摆线针轮传动的动态啮合受力过程和接触疲劳发生机理,应用有限元软件ANSYS建立摆线针轮传动有限元模型。在该模型中,自动建立了多点约束方程模拟轴承连接,并利用刚性梁单元以桁架的方式连接成行星架。通过有限元动态仿真,得到摆线轮齿面最大接触应力随曲柄轴转角变化的曲线,估算出摆线轮齿面接触疲劳寿命。结果表明,针对RV减速器摆线针轮传动的有限元建模方法具有可行性。由于摆线轮轮辐变形的影响,摆线轮齿面最大接触应力仿真计算结果与理论计算结果有一定差异,验证了模拟轴承的仿真误差,估算出的接触疲劳寿命接近于无限寿命。     

RV减速器摆线轮齿廓的逆向主动修形方法

齿廓修形设计是RV减速器摆线轮设计制造过程中的关键环节,但目前摆线轮齿廓修形设计未考虑其齿廓误差和运动精度对齿廓形状的影响关系,为此,提出一种综合考虑齿廓误差和传动误差影响的摆线轮齿廓逆向主动修正方法。通过对RV传动摆线针轮进行轮齿接触分析,以抛物线修形方法中的修形系数ac、常数项系数b、失配参考点处啮合相位φ0角作为齿廓修形变量,以传动误差最小为目标函数,建立齿廓逆向修形数学模型,最终求解得到满足RV传动精度要求的最佳齿廓。该方法综合考虑了摆线齿廓形状变化与啮合特性和传动精度之间的交互影响,同时,在保证啮合特性和运动精度情况下,可获得更加符合工程实际的摆线轮设计齿廓,保证了RV减速器摆线针轮副的装配工艺性,对RV传动性能预控、齿廓修形质量及运动精度改善提供理论和技术支撑。     

变截面摆线传动的齿廓曲率研究

变截面摆线传动是一种可以通过调整变截面摆线啮合副的轴向位置实现无侧隙啮合的新型摆线行星传动.曲率半径是轮齿根切、接触强度及刀具半径等设计和加工的重要参数.在运动学法的基础上,研究了变截面摆线轮齿廓曲面的曲率特性.通过针齿齿廓的曲率和运动参数确定变截面摆线轮齿廓曲面的曲率,建立了内啮合变截面摆线轮齿廓曲面曲率的统一表达式.从变截面摆线轮齿廓曲面轴向线性和非线性的角度,分别以锥形摆线轮和圆弧状/抛物线状鼓形摆线轮为例进行了关于变截面摆线轮曲率的曲率公式推导,进一步给出了数值计算实例.     

摆线轮齿廓线设计与修形方法研究

根据齿轮啮合原理,推导出摆线轮齿廓曲线方程。针对复杂摆线轮方程难以直接代入软件进行造型问题,采用数据拟合得到摆线轮齿廓曲线的设计方法,并提出了摆线轮修形解决方案。该方法原理简单,对摆线针轮行星减速器的设计制造有重要的应用价值。     

摆线针轮传动的啮合区间计算方法研究

针对摆线针轮传动齿廓修形量优化过程中无合适约束条件、逆向工程难以确定摆线轮齿廓修形量以及对摆线针轮传动特性研究时其啮合区间无法获取等问题，开展了摆线轮啮合区间确定方法的研究。首先，对刚度进行分析，确定了影响刚度的主要部件。然后，通过关键部件处的接触刚度分析，分别建立了滚针轴承、圆锥滚子轴承以及摆线轮啮合点扭转刚度模型。在此基础上，推导出以滚针轴承、圆锥滚子轴承以及整机扭转角度为变量的摆线轮扭转刚度方程。最后，依据啮合点连续性原理，计算出所有满足啮合点扭转刚度之和近似等于摆线轮扭转刚度的啮合区间，并依据摆线轮初始啮合点不随负载增加而改变的原理，最终实现对不同负载下可行啮合区间的筛选。该方法分析结果与实际情况基本吻合，并且无须对减速器进行拆解，可以为摆线针轮传动设计和优化提供必要的参考数据。     

大速比复合少齿差齿轮传动啮合特性分析

在分析大速比复合少齿差齿轮传动装置的传动原理和结构特点的基础上，从系统角度出发，考虑该传动装置的三级传动系统耦合变形、摆线轮、输出盘、行星架及各级箱体的具体结构，建立了大速比复合少齿差齿轮传动整机有限元啮合特性分析模型。对该传动装置中的摆线针齿啮合特性、各关键零部件受力和整机传动误差进行仿真分析，讨论了摆线针轮多齿啮合的动态过程。结果表明，减速器运转过程中，各零部件应力波动幅度较小，且均远低于其材料屈服极限；两片摆线轮总是一刚一柔同时承载，刚性区轮齿为主要承载区，柔性区轮齿受力较小，两片摆线轮啮合轮齿数量总和在9～11之间波动；传动误差曲线平稳，呈现周期性，无明显长波，整机传动误差峰峰值为46.719 5″。该研究结果为大速比复合少齿差传动装置的动态特性和啮合特性参数优化设计提供了理论依据。     

FA新型摆线针轮行星传动受力分析方法与齿面接触状态有限元分析

在分析FA新型摆线针轮行星传动特点的基础上,提出了一套摆线轮齿形修形下的齿面受力分析理论,并采用MARC工程软件对针齿和摆线轮齿面的接触状态进行了有限元分析,结果证明了受力分析理论的正确性。根据文中理论所编制的计算机软件,可以确定不同状态下的FA传动修形参数优化,进行受力分析计算、强度验算,并绘制其三维实体模型与工程图。     

FA针摆传动摆线轮参数化设计

为快速实现FA针摆传动中复杂实体——摆线轮的自动化精确建模,通过建立描述摆线轮齿廓的数学模型,采用Pro／E提供的高级编程语言,完成了自动特征建模的参数化。设计人员只需输入摆线轮的已知设计参数,就可迅速准确地生成所需的三维实体模型。     

计及摩擦的摆线轮齿与针齿的分形接触模型

为综合体现摆线轮齿与针齿的宏观特征和微观特征对接触特性的影响,应用Weierstrass-Mandelbrot函数和矢量函数构建了摆线轮齿与针齿的表面形貌模型,应用MATLAB绘制了各向同性的粗糙针齿以及单个摆线轮齿的二维截面图,提出了摆线轮齿与针齿的接触比例系数,该接触比例系数始终小于1,且随啮合点的变化而变化,针齿与摆线轮齿的内凹部分接触时的接触比例系数远大于针齿与摆线轮齿外凸部分接触时的值。计及摩擦因素的影响,构建了单对摆线轮齿与针齿的分形接触模型,分析了摩擦因子、结合面的微观特征和宏观特征对接触特性的影响。研究结果表明,相同载荷下,接触面积随摩擦因子的增大而增大,随结合面粗糙度的增大先增大后减小,随针齿半径的增大而减小,随中心距的增大而减小,随针轮中心圆半径的增大而增大,随针轮齿数的增加而减小。     

重载摆线针轮行星传动针齿非赫兹弹性接触修形的研究

首次把轮齿的啮合作为非赫兹弹性接触问题进行研究，建立了摆线针轮单齿啮合的考虑各弹性变形协调关系的数学模型，并提出了一个精确进行轮齿啮合接触分析的新方法-非赫兹柔度矩阵分析法（MHFMM）。在此基础上，着重对重载摆线减速机针齿修形进行了研究。最后通过光弹性实验模型三维“冻结”切片法验证了本文理论分析的正确性。该方法已用于国产9#机型的针齿修形计算。     

考虑齿形误差的RV减速器摆线针轮副传动误差分析

在摆线轮加工过程中,由于受到机床精度、刀具精度、工装夹具精度及轮坯精度等因素的影响,不可避免地会产生齿形误差。为了评估齿形误差对摆线针轮副传动精度的影响,基于实测的摆线轮齿形误差计算出实际齿面坐标点数据。采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线对实测齿面数据进行曲线拟合,得到含齿形误差的摆线轮数字化齿廓。依据齿轮啮合原理对摆线轮数字化齿面进行齿面接触分析,获得了考虑齿形误差的摆线针轮副传动误差曲线。仿真结果表明,齿形误差会改变摆线轮传动误差曲线的形状和幅值。     

双圆盘变截面摆线传动啮合原理

利用变截面摆线行星啮合副实现无侧隙啮合的新型双圆盘摆线轮行星传动装置。根据微分几何和齿轮啮合原理,采用运动学法建立了平行轴内啮合行星传动的齿廓啮合方程,给出了已知内齿轮齿廓条件下与之共轭的行星轮齿廓方程的一般表达式。论证了变截面摆线行星传动针齿齿廓半径沿轴向变化时所对应的系列短幅摆线互为等距线。针对变截面摆线传动,给出了针齿半径沿轴向线性变化的锥形摆线轮和非线性变化的鼓形行星轮的设计实例。     

基于蒙特卡洛方法的摆线针轮接触刚度研究

为了更加准确地计算出摆线针轮的接触刚度,更好地指导实际应用,利用蒙特卡洛方法对其进行分析,提出了一种基于蒙特卡洛方法的摆线针轮接触刚度计算方法.该方法分别建立了摆线轮齿轮齿廓修形前和摆线轮齿廓齿廓修形后的齿廓函数,探究了齿轮修形对摆线针轮接触刚度的影响,最后得到了较为准确的摆线针轮接触刚度的表达式.以工业机器人RV-4...     

基于COSMOSworks的摆线针轮减速器有限元分析

针对摆线针轮减速器的摆线轮齿廓形状复杂、加工制造难度大等同题,根据摆线成形原理及设计要求,利用SolidWorks软件建立了摆线针轮减速器三维模型,运用COSMOSworks有限元分析软件模拟了减速器的工作状态,并对其主要部件进行了有限元分析,为摆线针轮减速器的结构设计提供了参考依据。研究结果表明,运用该设计方法对提高摆线针轮减速器设计的速度和质量具有一定的实际意义。